一种实木复合地板用植物蛋白胶黏剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及人造板用胶黏剂技术领域，具体涉及一种实木复合地板用植物蛋白胶黏剂及其制备方法。


背景技术：

2.2019年，我国人造板产量突破3亿立方米，主要采用传统“三醛胶”(脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂)作为人造板胶黏剂。“三醛胶”属于甲醛系木材胶黏剂，胶接人造板存在不同程度甲醛污染问题，极大影响室内居住环境安全。近年来，随着公众对环境和健康的日益重视，国家出台一系列环保措施和条例，低醛和无醛胶黏剂成为市场热点，具有广阔的发展前景。
3.实木复合地板是由不同树种的板材交错层压而成，一定程度上克服了实木地板湿胀干缩的缺点，兼具强化地板的稳定性与实木地板的美观性。实木复合地板的各层之间采用胶黏剂进行胶接，随着聚氨酯、大豆蛋白胶、异氰酸酯等无甲醛胶黏剂的应用，部分实木复合地板实现了无醛添加和释放。其中大豆蛋白胶黏剂是实木复合地板主要采用的无醛胶之一，未改性的大豆蛋白胶存在耐水性差、胶接强度低、耐腐性差等问题，经改性后，可一定程度提高耐水性和胶合强度，然而改性过程较为复杂，而且改性剂多为成本较高的有机化合物，甚至具有一定毒性，一定程度上影响了蛋白胶黏剂的广泛应用。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种实木复合地板用植物蛋白胶黏剂及其制备方法，本发明以植物蛋白饼粕作为主要原料，加入桑蚕提取液、交联增强剂等物质，制备实木复合地板用植物蛋白胶黏剂，可有效改善胶黏剂理化性能、简化生产工艺，促进植物蛋白胶黏剂的应用和推广。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.本发明的第一方面，提供一种实木复合地板用植物蛋白胶黏剂，由以下重量份原料制成：植物蛋白饼粕粉100
‑
200份，去离子水400
‑
600份、桑蚕提取液20
‑
50份，交联增强剂5
‑
8份、蛋白处理剂20
‑
40份。
7.优选的，所述桑蚕提取液为将桑蚕茧进行水解、过滤、酸碱性调整、浓缩后得到桑蚕提取液。
8.优选的，所述桑蚕提取液是将桑蚕茧在ph＝9.5
‑
10的条件下水解0.5h，过滤后调节ph值至6.5
‑
7，经浓缩后得到桑蚕提取液。
9.优选的，所述植物蛋白饼粕粉为豆粕粉、棉粕粉、菜粕粉中的一种或几种。
10.优选的，所述交联增强剂为聚丙烯酰胺。
11.优选的，所述蛋白处理剂为尿素、盐酸胍、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或几种。
12.本发明的第二方面，提供上述实木复合地板用植物蛋白胶黏剂的制备方法，包括
以下步骤：
13.(1)将桑蚕茧在ph＝9.5
‑
10的条件下水解，过滤后调节滤液ph值为6.5
‑
7，浓缩后得到桑蚕提取液；
14.(2)将植物蛋白饼粕粉、去离子水、蛋白处理剂加入反应釜，在50
‑
60℃下搅拌制得反应混合物；
15.先加入植物蛋白饼粕粉、去离子水、蛋白处理剂，让蛋白在蛋白处理剂作用下充分打开肽链，露出反应基团，方便下一步骤的桑蚕提取液和交联增强剂与其反应；
16.(3)将步骤(1)得到的桑蚕提取液加入步骤(2)的反应混合物中，加入交联增强剂，在50
‑
60℃下持续搅拌；
17.(4)反应结束后，降温至室温即得实木复合地板用植物蛋白胶黏剂。
18.优选的，步骤(1)中，水解时间为0.5h。
19.优选的，步骤(1)中，水解温度为70
‑
80℃，搅拌速度为800
‑
1000r/min。
20.优选的，步骤(1)中，浓缩至滤液的10％。
21.优选的，步骤(2)中，搅拌时间为1
‑
2小时，搅拌速度为600
‑
1000r/min。
22.优选的，步骤(3)中，搅拌时间为1
‑
2小时，搅拌速度为600
‑
1000r/min。
23.本发明的第三方面，提供上述实木复合地板用植物蛋白胶黏剂在制备人造板中的应用。
24.本发明的有益效果：
25.1、胶黏剂利用生物质资源(植物蛋白饼粕)为主要原料，制备过程无甲醛添加，胶接的人造板无甲醛释放。
26.2、本发明利用桑蚕提取液的特点，其中主要含有丝素蛋白，丝素蛋白是从桑蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白，具有良好的机械性能和理化性能，可显著改善植物蛋白胶黏剂的柔韧性和抗拉伸性能。加入交联增强剂聚丙烯酰胺可以与植物蛋白和丝素蛋白发生交联反应，提高固化后胶层密度，同时将丝素蛋白与植物蛋白牢固结合，有助于提高胶膜理化性能，从而提高耐水性。
27.3、胶黏剂制备过程工艺简单，节能环保，制备的实木复合地板用植物蛋白胶黏剂胶接胶合板达到国标(gb17657
‑
2013《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》)ii类胶合板和国标gb/t 18103
‑
2013《实木复合地板》的耐水胶合强度要求。
具体实施方式
28.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
29.正如背景技术部分介绍的，目前将大豆蛋白胶黏剂应用于人造板胶接时，一般需进行深度改性，将蛋白通过化学或者物理方法处理后才能得到满足国标要求的胶黏剂产品，然而改性过程普遍较为复杂，而且改性剂多为成本较高的有机化合物，甚至具有一定毒性，一定程度上影响了蛋白胶黏剂的广泛应用。
30.本发明目的是提供一种实木复合地板用植物蛋白胶黏剂及其制备方法，采用桑蚕提取液作为改性剂，加入少量交联增强剂，制备得到满足国标使用要求的胶黏剂用于实木
复合地板的制造，有效简化了生产工艺，提高了产品性能。本发明制备得到的实木复合地板用植物蛋白胶黏剂的基本性能(黏度、贮存期、固体含量、适用期等)均满足工业生产要求，无甲醛添加，胶接产品无甲醛释放，板材耐水胶合强度满足国标(gb17657
‑
2013《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》)中ii类胶合板和国标gb/t 18103
‑
2013《实木复合地板》的要求。
31.本发明实施例中所用的试验材料均为本领域常规的试验材料，均可通过商业渠道购买得到。
32.实施例1：一种实木复合地板用植物蛋白胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
33.(1)将桑蚕茧在ph＝9.5
‑
10的条件下水解0.5h，水解温度为70℃，搅拌速度为1000r/min，然后过滤得到滤液，调节滤液ph值至6.5
‑
7，浓缩至滤液的10％，得到桑蚕提取液；调ph＝9.5
‑
10时是用小苏打，调ph＝6.5
‑
7时是用盐酸；
34.(2)将100份大豆蛋白饼粕粉、400份去离子水、20份十二烷基苯磺酸钠加入反应釜，在50
‑
60℃下搅拌得到反应混合物，搅拌时间为1小时，搅拌速度为1000r/min；
35.(3)取步骤(1)得到的桑蚕提取液20份加入步骤(2)的反应混合物中，加入聚丙烯酰胺5份，在50
‑
60℃下持续搅拌；搅拌时间为1小时，搅拌速度为1000r/min；
36.(4)反应结束后，降温至室温即得实木复合地板用植物蛋白胶黏剂。胶黏剂的性能指标见表1。
37.实施例2：一种实木复合地板用植物蛋白胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
38.(1)将桑蚕茧在ph＝9.5
‑
10的条件下水解0.5h，水解温度为80℃，搅拌速度为800r/min，然后过滤得到滤液，调节滤液ph值至6.5
‑
7，浓缩至滤液的10％，得到桑蚕提取液；调ph＝9.5
‑
10时是用小苏打，调ph＝6.5
‑
7时是用盐酸；
39.(2)将150份大豆蛋白饼粕粉、450份去离子水、30份尿素加入反应釜，在50
‑
60℃下搅拌得到反应混合物，搅拌时间为2小时，搅拌速度为600r/min；
40.(3)取步骤(1)得到的桑蚕提取液25份加入步骤(2)的反应混合物中，加入聚丙烯酰胺6份，在50
‑
60℃下持续搅拌；搅拌时间为2小时，搅拌速度为600r/min；
41.(4)反应结束后，降温至室温即得实木复合地板用植物蛋白胶黏剂。胶黏剂的性能指标见表1。
42.实施例3：一种实木复合地板用植物蛋白胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
43.(1)将桑蚕茧在ph＝9.5
‑
10的条件下水解0.5h，水解温度为80℃，搅拌速度为900r/min，过滤后调节ph值，然后过滤得到滤液，调节滤液ph值至6.5
‑
7，浓缩至滤液的10％，得到桑蚕提取液；调ph＝9.5
‑
10时是用小苏打，调ph＝6.5
‑
7时是用盐酸；
44.(2)将180份棉籽蛋白饼粕粉、500份去离子水、35份尿素加入反应釜，在50
‑
60℃下搅拌得到反应混合物，搅拌时间为1.5小时，搅拌速度为800r/min；
45.(3)取步骤(1)得到的桑蚕提取液40份加入步骤(2)的反应混合物中，加入聚丙烯酰胺8份，在50
‑
60℃下持续搅拌；搅拌时间为1.5小时，搅拌速度为800r/min；
46.(4)反应结束后，降温至室温即得实木复合地板用植物蛋白胶黏剂。胶黏剂的性能指标见表1。
47.对比例1：一种大豆蛋白胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
48.(1)将100份大豆蛋白饼粕粉、400份去离子水、20份十二烷基苯磺酸钠加入反应
釜，在50
‑
60℃下搅拌得到反应混合物，搅拌时间为1小时，搅拌速度为1000r/min；
49.(2)加入聚丙烯酰胺5份，在50
‑
60℃下持续搅拌；搅拌时间为1小时，搅拌速度为1000r/min；
50.(3)反应结束后，降温至室温即得实木复合地板用植物蛋白胶黏剂。胶黏剂的性能指标见表1。
51.对比例1与实施例1相比，未加入桑蚕提取液。
52.对比例2：一种大豆蛋白胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
53.(1)将桑蚕茧在ph＝9.5
‑
10的条件下水解0.5h，水解温度为70℃，搅拌速度为1000r/min，然后过滤得到滤液，调节滤液ph值至6.5
‑
7，浓缩至滤液的10％，得到桑蚕提取液；调ph＝9.5
‑
10时是用小苏打，调ph＝6.5
‑
7时是用盐酸；
54.(2)将100份大豆蛋白饼粕粉、400份去离子水加入反应釜，在50
‑
60℃下搅拌得到反应混合物，搅拌时间为1小时，搅拌速度为1000r/min；
55.(3)取步骤(1)得到的桑蚕提取液20份加入步骤(2)的反应混合物中，加入聚丙烯酰胺5份，在50
‑
60℃下持续搅拌；搅拌时间为1小时，搅拌速度为1000r/min；
56.(4)反应结束后，降温至室温即得实木复合地板用植物蛋白胶黏剂。胶黏剂的性能指标见表1。
57.对比例2与实施例1相比，未加入蛋白处理剂。
58.对比例3：一种大豆蛋白胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
59.(1)将桑蚕茧在ph＝9.5
‑
10的条件下水解0.5h，水解温度为70℃，搅拌速度为1000r/min，然后过滤得到滤液，调节滤液ph值至6.5
‑
7，浓缩至滤液的10％，得到桑蚕提取液；调ph＝9.5
‑
10时是用小苏打，调ph＝6.5
‑
7时是用盐酸；
60.(2)将100份大豆蛋白饼粕粉、400份去离子水、20份十二烷基苯磺酸钠加入反应釜，在50
‑
60℃下搅拌得到反应混合物，搅拌时间为1小时，搅拌速度为1000r/min；
61.(3)取步骤(1)得到的桑蚕提取液20份加入步骤(2)的反应混合物中，在50
‑
60℃下持续搅拌；搅拌时间为1小时，搅拌速度为1000r/min；
62.(4)反应结束后，降温至室温即得实木复合地板用植物蛋白胶黏剂。胶黏剂的性能指标见表1。
63.对比例3与实施例1相比，未加入交联增强剂聚丙烯酰胺。
64.对比例4：一种大豆蛋白胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
65.(1)将桑蚕茧在ph＝9.5
‑
10的条件下水解0.5h，水解温度为70℃，搅拌速度为1000r/min，然后过滤得到滤液，调节滤液ph值至6.5
‑
7，浓缩至滤液的10％，得到桑蚕提取液；调ph＝9.5
‑
10时是用小苏打，调ph＝6.5
‑
7时是用盐酸；
66.(2)将100份大豆蛋白饼粕粉、400份去离子水、20份十二烷基苯磺酸钠加入反应釜，在50
‑
60℃下搅拌得到反应混合物，搅拌时间为1小时，搅拌速度为1000r/min；
67.(3)取步骤(1)得到的桑蚕提取液20份加入步骤(2)的反应混合物中，加入聚丙烯酰胺5份，降温至室温即得实木复合地板用植物蛋白胶黏剂。胶黏剂的性能指标见表1。
68.对比例4与实施例1相比，步骤(3)未在50
‑
60℃下搅拌。
69.对比例5：一种大豆蛋白胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
70.(1)将桑蚕茧水解0.5h，然后过滤得到滤液，将滤液浓缩至10％，得到桑蚕提取液；
71.(2)将100份大豆蛋白饼粕粉、400份去离子水、20份十二烷基苯磺酸钠加入反应釜，在50
‑
60℃下搅拌得到反应混合物，搅拌时间为1小时，搅拌速度为1000r/min；
72.(3)取步骤(1)得到的桑蚕提取液20份加入步骤(2)的反应混合物中，加入聚丙烯酰胺5份，在50
‑
60℃下持续搅拌；搅拌时间为1小时，搅拌速度为1000r/min；
73.(4)反应结束后，降温至室温即得实木复合地板用植物蛋白胶黏剂。胶黏剂的性能指标见表1。
74.对比例5与实施例1相比，桑蚕提取液制备过程不同。
75.对比例6
76.(1)将桑蚕茧清水洗净后干燥，研磨，筛分得200目蚕茧粉；
77.(2)将100份大豆蛋白饼粕粉、400份去离子水、20份十二烷基苯磺酸钠加入反应釜，在50
‑
60℃下搅拌得到反应混合物，搅拌时间为1小时，搅拌速度为1000r/min；
78.(3)取步骤(1)得到的蚕茧粉20份加入步骤(2)的反应混合物中，加入聚丙烯酰胺5份，在50
‑
60℃下持续搅拌；搅拌时间为1小时，搅拌速度为1000r/min；
79.(4)反应结束后，降温至室温即得实木复合地板用植物蛋白胶黏剂。胶黏剂的性能指标见表1。
80.对比例6与实施例1相比，用桑蚕茧代替桑蚕提取液。
81.桑蚕提取液和植物蛋白饼粕粉都可以与交联增强剂(聚丙烯酰胺)发生反应，聚丙烯酰胺起到化学连接作用，将两种蛋白成分连接起来，是一种化学改性方法。
82.验证例：
83.分别采用上述实施例1
‑
3和对比例1
‑
6中制备的胶黏剂压制三层胶合板，所用杨木单板厚度约为1.7mm，幅面为500
×
500mm，含水率为8
‑
10％。单板双面涂胶量：280g/m2，压力为：1.1
‑
1.2mpa，热压时间为：5.0分钟，热压温度为：145℃。
84.按照国标gb 17657
‑
2013《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》中的步骤测试胶合板湿胶合强度：将人造板试件放在63
±
3℃的热水中浸渍3小时，室温下冷却10分钟后进行剪切强度测试。实施例1
‑
3和对比例1
‑
6的胶合板性能检测结果见表2。
85.结果表明，本发明的实木复合地板用植物蛋白胶黏剂制备的胶合板满足国标ii类胶合板要求，且性能优于对比植物蛋白胶黏剂。
86.表1胶黏剂性能指标
[0087][0088]
参考标准：国标gb14074
‑
2006《木材胶粘剂及其树脂检验方法》。
[0089]
表1说明：本发明的实木复合地板用植物蛋白胶黏剂基本性能满足人造板生产要求，胶黏剂无甲醛添加。
[0090]
表2胶合板胶合强度测试结果
[0091][0092]
参考标准：国标gb17657
‑
2013《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》、国标gb/t18103
‑
2013《实木复合地板》。
[0093]
表2说明：本发明的实木复合地板用植物蛋白胶黏剂制备胶合板可满足国标ii类板材要求，而采用对比例1
‑
6的胶黏剂制备胶合板未满足国标要求。
[0094]
结果表明，本发明的实木复合地板用植物蛋白胶黏剂的各组分原料和制备方法是一个有机的整体，减少或改变其中的原料组成或减少制备方法中的某一步骤都会使制备的
胶黏剂的性能明显降低。
[0095]
以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。